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世通仪器关于高温微压力传感器校准实的研究

在航天领域，常常需要在恶劣环境下实时测量环境的各种相关参量，其中就包括微小压力测量。由于测试工作处于高温、高热流、强电磁干扰、剧烈振动等恶劣的条件下，并且待测压力微小，此外还要求小型化、低功耗，故而传统的硅微压力传感器已难以满足测试需求。

有一篇文章叫《为何示波器厂商从不提及刷新率》，讲述了市面上各示波器厂商在刷新率参数上的市场现状。而很多示波器用户无不关心示波器的刷新率指标 次帧/秒的高刷新率很感兴趣，这样高的刷新率到底是怎样出来的呢?什么是波形刷新率?波形刷新率又叫波形捕获率，指的是每秒钟波形刷新的次数，表示为波形数每秒(wfms/s)。事实上，示波器从采集信号到屏幕上显示出信号波形的过程，是由若干个捕获周期组成的。
相比之下光纤压力传感器有着无可比拟的优势:测量精度高、抗电磁干扰能力良好、绝缘性能好、性能稳定等，因此光纤压力传感器*接近测试需求。F-P光纤压力传感器更是以极高的测量灵敏度和精度、成熟的微压测量技术成为*，且只需在探头结构上辅以耐高温技术手段，使其能够适应高温环境，即能*终满足测试的要求。

高温微压力传感器基于F-P干涉敏感原理，使用耐高温材料外壳和支撑架，部件连接采用固体焊接等耐高温工艺，实现了在无引压管情况下对800℃高温介质微小压力的直接测量，并且通过对性敏感组件等易损件采取专门的限位、加固措施，提高了抗冲击、振动能力。
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它们可以帮助反应如察和消防队找到设立临时集结区的地方。它们能发现幸存者，甚至听到他们的声音或查明身处的位置。即使街道上堆满了不可跨越的碎片，无人机加红外热像仪，可以关键数据。这种即时启动的能力，让无数命悬一线的人重获生机。运用无人机搭载热像仪高空观测设备航拍，重建了整个区域的原始地理信息；同时对泥石流流向和作用力等进行数学分析，得出楼房被冲击后的位移以及坍塌方位，从而确认被掩埋楼房的位置，如此，为救援人员进行有目标的实地搜救了重要帮助。
为了在地面实验室模拟传感器的实际测量环境，我们设计了一种适用于高温微压力传感器的仪器校准实验系统，通过高低温真空试验装置和人机软件的结合，为仪器校准了一个稳定可靠、安全便捷的实验。

1、传感器测量原理

(1) 微压力测量原理

高温微压力传感器采用的是F-P干涉敏感原理，根据Fabry-Perot共振效应，F-P共振腔反射光的波长变化与两反射面之间的距离呈函数关系。如图1所示，为传感器原理示意图，感压反射面及其支撑膜片和静止反射面就构成了一个完整的F-P共振式压力敏感结构。根据薄膜性形变原理，压力敏感膜片在外界压力的作用下发生形变，从而改变F-P腔腔长，引起干涉谱变化，通过测量干涉光谱，即可得到作用在压力敏感膜上的压力变化，从而达到测量压力的目的。该结构的特点是灵敏度极高，可感受两个镜面之间纳米级的位移变化，可满足500 Pa微小压力的测量需要。

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挑战接到华南某环境监测中心的咨询，在测量垃圾焚烧厂时，传统的烟气分析仪无法测出读数。不仅因为垃圾燃烧会产生多种污染源气体包括Hcl、HCl2和HCN。而且垃圾中的含水率可达5%，在燃烧后会导致烟气组分中含有大量的水分。污染源组分复杂，且浓度较低，湿度较高，使得测量十分艰难。解决方案现有市面上的方法:在测量烟气前端，将水分通过冷凝的方法除去，得到干态的烟气，这是现有比较流行的方法。但是在这个方法中，我们可以很容易的发现:需要前置的预器，用于过滤烟尘，以及除去水分，但是在除去水分的过程中，会有一部分的烟气损失，特别是遇到现场只有几个ppm的这种情况，几乎无法进行测量。

(2) 传感器的仪器校准原理

在传感器探头确定的情况下，参数k1,k的值可以通过公式直接计算求得，而温度敏感系数k2以及补偿修正常数C则需要通过校准实验才能确定。

将被校传感器与压力、温度标准具置于同一载荷环境，通过标准具得到压力、温度的标准量，通过解调模块得到传感器的输出值。将标准输人量与被校传感器的输出值绘制成传感器的校准曲线，再根据校准数据采用*小二乘法确定传感器的工作直线，用工作直线反映传感器的输人和输出之间的关系，从而确定k2及C的取值。通过校准曲线与工作直线的比较，可以计算得到被校传感器的静态基本性能指标。

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